半导体工艺—晶片清洗工艺评估

摘要

本文介绍了半导体晶片加工中为颗粒去除(清洗)工艺评估而制备的受污染测试晶片老化的实验研究。比较了两种晶片制备技术:一种是传统的湿法技术，其中裸露的硅晶片浸泡在充满颗粒的溶液中，然后干燥；另一种是干法技术，其中颗粒从干燥的颗粒-气溶胶流中沉积。晶片老化的程度通过清洗测试来量化。在颗粒沉积后的不同日子，清洗被氮化硅和钨颗粒污染的晶片，并监测清洗效率随晶片储存时间的变化。测试表明，与湿浸晶片相比，干沉积晶片老化很少，尤其是钨颗粒。干法沉积工艺的低老化特性对测试的可重复性和一致性具有积极意义，这些测试涉及铜和低k电介质等感兴趣的新颗粒材料。

介绍

颗粒去除(清洗)是半导体晶片表面制备的一个关键方面。迄今为止，已经开发了涉及各种机制的清洁过程]。最近已经证明可以去除小至64和41纳米的颗粒]。清洗过程的效率是通过测试来确定的，测试涉及使用各种技术制备的污染晶片。最常见的方法包括浸泡在含有悬浮颗粒的溶液中[7]和暴露在含有湿颗粒的气溶胶中。最近的一种方法是将晶圆片暴露在干燥的微粒气溶胶流中。其他新技术已经开发出来，但还没有很好地建立起来。这些包括用充满颗粒的溶液旋涂，暴露于污染物的饱和蒸汽，以及暴露于反应性化学溶液。

实验

非金属和金属污染物在晶片清洗中都很重要，所以选择氮化硅(Si3N4)和钨(W)作为测试颗粒。通过湿浸和干沉积技术为两种材料制备测试晶片。在颗粒沉积之前，裸露的硅(< 100> p型)晶片在酸雾处理器中清洗，以去除现有的污染物，并从尽可能清洁的表面开始。表面有薄(0.8-1.0纳米)氧化层的裸硅片(< 100> p型)首先在低温动力学清洗系统中清洗，以去除松散结合的污染物。晶片没有进行B-清洗，因为它们的表面已经很干净了。这些晶片的表面特性(光滑度、氧化物厚度等))。被认为与湿浸工艺中使用的硼清洗晶片相似。冷冻动力学清洗后，在Tencor Surfscan 6200中扫描晶片，以确定背景粒子数。选择低温动力清洗[3]作为颗粒去除工艺。在这个过程中，包括冷冻氩氮团簇的气溶胶射流阵列被引导到被污染的晶片表面上。这些簇通过冲击和动量传递去除污染物颗粒，并且被去除的污染物与排出的气溶胶流一起从清洁室中被去除。

结果和讨论

与湿法沉积的晶片相比，干法沉积的晶片对Si3N4和钨的老化影响似乎不明显。清洗效率值通常随着晶片储存时间而降低。

晶片老化受到许多因素的影响，包括颗粒和衬底材料特性(硬度、扩散特性)、颗粒-晶片总接触面积(颗粒形状)、颗粒和晶片表面粗糙度水平、储存箱中的水分和污染水平、初始颗粒沉积期间的水分和污染水平等。

结论

这项研究着眼于使用传统的湿浸技术和新的干沉积技术制备的测试晶片的相对老化。有人指出:对于Si3N4和W，湿浸技术导致显著的晶片老化，而干沉积技术导致Si3N4晶片接近零老化，而W晶片仅轻微老化，钨晶片的老化通常比Si3N4晶片的老化更严重，特别是对于湿浸技术，较小的粒子比较大的粒子更容易老化。这种效应在湿浸晶片中很显著，在干沉积晶片中可以忽略。干法沉积技术的整体低老化特性可能使其成为使用铜和低介电常数电介质等新的较软材料进行测试时的首选技术。

 

 

审核编辑：符乾江